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Des erreurs aux stéréotypes Des modèles cognitifs de différents niveaux dans le projet Pépite Christian Vincent & Elisabeth Delozanne EIAH 2005 Montpellier.

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1 Des erreurs aux stéréotypes Des modèles cognitifs de différents niveaux dans le projet Pépite Christian Vincent & Elisabeth Delozanne EIAH 2005 Montpellier

2 2 Projet pluridisciplinaire IA Didactique des Mathématiques Environnements Informatiques dApprentissage Humain Psychologie et Ergonomie Cognitive IHMInformatique Professeurs Formateurs

3 3 Plan Contexte et problématique Analyse de lactivité de diagnostic actuelle des enseignants Un outil conceptuel: les stéréotypes Un outil logiciel : PépiStéréo Résultats et perspectives

4 4 Contexte Le projet Lingot Objectifs Assister les enseignants dans la régulation des apprentissages en algèbre élémentaire Trois axes axe diagnostic : le projet Pépite axe apprentissage axe instrumentation de lactivité des enseignants [Delozanne et al 2002]

5 5 Le projet Pépite Objectifs Permettre aux enseignants de dresser un bilan fin des compétences de leurs élèves pas simplement repérer des erreurs mais aussi des fragilités et des leviers pour réguler les apprentissages scolaires Problématique Déterminer des profils cognitifs dapprenants en algèbre

6 6 Une recherche itérative Cycle 1 (thèse Grugeon 95) Les réponses des élèves à un ensemble dexercices ciblés permettent de trouver des erreurs mais aussi des cohérences de fonctionnement Outil papier crayon de diagnostic individuel Cycle 2 (thèse S. Jean 00) Il est possible dautomatiser au moins partiellement le diagnostic Premier prototype : le logiciel Pépite

7 7 Le logiciel Pépite : cycle N° 2 P ÉPI T EST P ÉPI P ROFIL Analyse transversale Utilisateurs: Elèves Professeurs, Chercheurs Elèves ? P ÉPI D IAG Interprétation des données

8 8 Leçons Fin du cycle 2 : expérimentations (Delozanne et al 02) Des points positifs et des questions de recherches Corpus (200 élèves), scénarios dutilisation Catégories dutilisateurs Professeurs, élèves mais aussi : formateurs, chercheurs, concepteurs Attentes et obstacles Instrumenter le diagnostic => instrumenter son exploitation Lier diagnostic et situations dapprentissage Lier diagnostic et gestion de la classe

9 9 Cadres conceptuels Activité instrumentée (Rabardel 95, Rogalski 03) Conception participative (Caroll 00, Mackay 97, 04) Conception centrée sur les usages (Bruillard et al 00, Caroll 00) Ingéniérie des EIAH (Tchounikine 01)

10 10 Problématique - Questions de recherche Quelles sont les pratiques habituelles de diagnostic des enseignants ? Comment sappuyer sur ces pratiques pour les faire évoluer et bénéficier des résultats de recherche en EIAH ? Quel logiciel concevoir pour supporter ces pratiques nouvelles ?

11 11 Pratiques usuelles de diagnostic? Ergonomes de Paris 8 [J. Rogalski, M. El Jaafari, G.Cahors, L. Simoneau 03, 04 ] Entretiens + Observations de prise en main de Pépite Résultats Diagnostic orienté vers la classe, le groupe Résultat du diagnostic exprimé en 3 ou 4 catégories Bons rapides, moyens rapides, moyens lents, grandes difficultés Plus les profs sont expérimentés, plus ils font du «diagnostic dynamique » Lié à un répertoire dactions Le diagnostic sappuie sur les erreurs récurrentes des élèves Nécessité dun diagnostic « light » Lourdeur de Pépite (accès aux machines, temps de passation, trop de tâches dexploitation à la charge du prof) Nécessité dune formation et dun temps de maturation pour le prof Conséquences Confirme et affine les 1 ières expériences Aide à reformuler les questions de recherche sur les deux autres axes

12 12 Régulation des apprentissages Nécessité darticuler Personnalisation de lenseignement Gestion de classe ou de groupes délèves Comment ? Demande des profs : Statistiques sur la classe, liste des erreurs fréquentes et des élèves qui les commettent etc. Nécessaire, pas suffisant Analyse didactique et ergonomique Instrumenter lactivité de régulation instruments conceptuels pour combler le fossé : diagnostic usuel (bons, moyens, lents) fondé sur les erreurs les profils Pépite (6 composantes avec chacune une dizaine de valeurs possibles) instruments logiciels qui automatisent un maximum de traitements pour rendre la méthode écologiquement viable

13 13 Hypothèse de recherche Les stéréotypes sont un outil conceptuel pour organiser la régulation des apprentissages dans la classe Faire progresser la classe Respecter les différences individuelles stéréotype = une classe de « profils cognitifs délèves »

14 14 Méthodologie Analyse de lactivité habituelle Travaux des ergonomes Scénarios dutilisation et de conception Mise au point dun outil conceptuel Identifier des stéréotypes à partir du corpus Pépite B. Grugeon, J.-M. Gélis, L. Coulange, J. Rogalski Affiner : atelier avec professeurs, chercheurs Conception de PépiStéréo Compléter et réorganiser le diagnostic de Pépite Concevoir et réaliser un logiciel qui permet aux enseignants dorganiser des apprentissages en regroupant les élèves par profils cognitifs voisins Validation Des stéréotypes Du logiciel De lhypothèse de recherche

15 15 Identification des stéréotypes Travaux des didacticiens Prise en compte du modèle multidimensionnel de la compétence en algèbre Utilisation dun ensemble de protocoles disponibles 3 analyses indépendantes = 3 modèles Capacités aux changements de cadre Fonctionnement, fragilités et points forts Compétences algébriques Étude croisée des modèles => Groupement

16 16 Des stéréotypes en algèbre Définitions Un stéréotype est un ensemble de profils équivalents La relation déquivalence repose sur trois dimensions caractérisées par des niveaux de compétence En algèbre élémentaire, les dimensions UA : Usage de lalgèbre 4 niveaux : démarche arithmétique, quelques utilisations des lettres, utilisation de lalgèbre pour prouver non maîtrisée, maîtrisée T: Traduction dune représentation à une autre 3 niveaux : maîtrise insuffisante, partielle, bonne CA : Calcul Algébrique 3 niveaux Règles incorrectes pour la formation et la transformation des expressions, règles incorrectes de transformation, bonne maîtrise Ordre de grandeur Profils cognitifs possibles : 1 M, un nuage de points Stéréotypes : 36 et seulement, 13 en pratique, 6 à 10 dans une classe

17 17 PépiStéréo Métaphore : lorchestre, groupes dinstruments et le jeu de chaque musicien Une nouvelle modélisation cognitive Ancien Pépite : Profil individuel complexe PépiStéréo : Un Profil = Un stéréotype + des caractéristiques personnelles (leviers, fragilités et liste des erreurs) Fonctionnalités prioritaires Constituer des groupes Imprimer Communiquer un résultat aux élèves Associer stéréotype et remédiation

18 18 Réalisation Démonstration : Les groupes et stratégies de remédiation Les profils délèves Ouvrir PépiStéréo 2nd3PépiStéréo 2nd3 Ouvrir PépiStéréo 2nd10PépiStéréo 2nd10 Ouvrir PépiStéréo 3èmePépiStéréo 3ème

19 19 Validation Validation du modèle Fertilisation croisée des différentes disciplines Hypothèse de recherche Mise à lépreuve auprès de 6 enseignants Pour le logiciel, expérimentation en cours Utilisation Entretien, Questionnaire Interviews en fin dannée Lien avec la remédiation Stratégies dapprentissage adaptées aux stéréotypes Tactiques : adaptées au caractéristiques personnelles

20 20 Résultats Structuration des données pour dautres utilisations en recherche (marqueurs linguistiques, fouille de données etc.) Opérationnalisation dun travail de recherche en didactique Logiciel opérationnel qui permet de recueillir des données sur les élèves et enseignants Observations pour tester lhypothèse de recherche

21 21 Niveaux de modélisation Stéréotype groupe délèves décisions stratégiques Leviers et fragilités individus décisions tactiques (travail en cours …) Listes des erreurs entrée habituelle des professeurs niveau comportemental qui illustre les niveaux précédents

22 22 Fin


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